Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Zastosowanie memrystorów w układach wielkiej skali integracji
dr inż. Piotr Pawłowski, KE WEiI
1
Idea działania memrystora
2
L.O. Chua, “Memristor – The Missing Circuit Element,” IEEE Trans. on Circuit Theory, 1971
Element o cechach memrystora
3
Technologiczne wytworzenie elementu o cechach memrystora
4
D.B. Strukov et al, “The Missing Memristor Found,” Nature, 2008
Potrzeba poszukiwania elementów, które pomogą w dalszej miniaturyzacji
5
Transistors Could Stop Shrinking in 2021. A key industry report forecasts an end to traditional scaling of transistors, IEEE Spectrum Blog By Rachel Courtland (22 Jul 2016)
2015 International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS)
International Technology Roadmap for Semiconductors Examines Next 15 Years of Chip Innovation
Wnioski z raportu ITRS
6 Według raportu ITRS z 2015r
Cytat “End of The Road: ITRS had previously predicted that the physical gate length of transistors would shrink until at least 2028 [see blue line]. The last ITRS report shows this feature size going flat in the coming years. But ITRS chair Paolo Gargini says that some further scaling may be possible after transistors go vertical.”
Memrystory stanowią nową odrębną klasę w bieżącym raporcie
Strona 44 (38) w sekcji „Beyond CMOS” / „Emerging Devices for More-than-Moore”
Grupy zastosowań memrystorów
7
Pamięci
Przełączniki matrycy połączeń w FPGA
Układy logiczne
Sieci neuronowe
Układy analogowe – przestrajane generatory
Układy pamięciowe
8
Przekonanie o zastosowaniu pierwszych realizacji elementów o cechach memrystora
Odpowiedniki pamięci typu Flash
Zestaw 17 memrystorów w technologii oxygen-depleted titanium dioxide z HP Labs
Wymagania dla pamięci typu Flash
Atomic force microscope images of 17 HP Labs non-linear devices in a row, each a pair of oxide layers between the single bottom wire and one of the top wires. “The devices act as ‘memory resistors’ [memristors], with the resistance of each device depending on the amount of charge that has moved through each one,” Stanley Williams director of HP’s quantum systems lab, told Electronics Weekly. The wires are 50nm – about 150 atoms – wide.
Tło wyboru pól zastosowań memrystorów w hierarchii pamięci komputerowych
9
Cechy ograniczające zastosowanie ww. elementów w pamięciach typu Flash
Pamięci dynamiczne RAM
Czy istnieje potrzeba nowej technologii pamięci w przypadku pamięci dynamicznych RAM
Pamięci dynamiczne RAM
10
Potrzeba nowej technologii pamięci w przypadku pamięci dynamicznych RAM
Potrzeba kompatybilności
11
Jeśli taka kompatybilność jest możliwa …
Układy logiczne z użyciem elementów o cechach memrystorów
12
Memrystory mogą być elementami do budowy układów cyfrowych
• W technologii hybrydowej, z CMOS • Bez technologii CMOS
Pola zastosowań memrystorów w układach cyfrowych • Obwody wejściowe • Obwody wyjściowe • Wykonywanie operacji logicznych • Rejestry (zatrzaski, przerzutniki) • Przełączniki konfigurowalne
Przykład – bramka AND
13
Degradacja poziomu sygnału
14
Regeneracja sygnału w podukładzie CMOS
15
Kolejne, nowe realizacje memrystorów
16
Chanthbouala, A.; et al. (2012), "A ferroelectric memristor", Nature
Materials, 11 (10): 860–864, arXiv:1206.3397,
Bibcode:2012NatMa..11..860C, doi:10.1038/nmat3415
Ageev, O. A.; Blinov, Yu F.; Il’in, O. I.; Kolomiitsev, A. S.; Konoplev, B.
G.; Rubashkina, M. V.; Smirnov, V. A.; Fedotov, A. A. (11 December
2013). "Memristor effect on bundles of vertically aligned carbon
nanotubes tested by scanning tunnel microscopy". Technical Physics. 58
(12): 1831–1836. Bibcode:2013JTePh..58.1831A.
doi:10.1134/S1063784213120025. ISSN 1063-7842.
Obszar układów programowalnych
17 Ilustracja z raportu ITRS, str. 48 (42)
Modelowanie memrystorów i układów z memrystorami
18
• SPICE – podukłady, bloki
• Verilog-A – układy VLSI
• MATLAB
• inne
Dziękuję za uwagę
19